W celu otrzymania bromoalkanu o wzorze sumarycznym C5H11Br przeprowadzono reakcję
alkoholu alifatycznego z halogenkiem fosforu(III). Reakcja przebiega zgodnie ze schematem,
w którym R to grupa alkilowa, a X – atom halogenu:
R–OH + PX3 → 3R–X + H3PO3
W cząsteczkach otrzymanej bromopochodnej występują:
drugorzędowy asymetryczny atom węgla
trzeciorzędowy atom węgla.
Na podstawie: K.H. Lautenschläger, W. Schröter, A. Wanninger, Nowoczesne kompendium chemii, Warszawa 2007.
20.1. (0–1)
Uzupełnij poniższy schemat tak, aby przedstawiał budowę obu enancjomerów
opisanej bromopochodnej.
20.2. (0–1)
Związek Q to izomer opisanej powyżej bromopochodnej. W cząsteczce tego izomeru
znajduje się jeden czwartorzędowy atom węgla. Związek Q poddano reakcji hydrolizy
zasadowej.
Napisz wzór półstrukturalny (grupowy) organicznego produktu reakcji hydrolizy
zasadowej związku Q.
Poniżej przedstawiono schemat ciągu przemian chemicznych (reakcje 1.–3.), w wyniku
których z etylobenzenu otrzymano keton (związek B).
23.1. (0–1)
Uzupełnij tabelę. Określ typ (addycja, eliminacja, substytucja) oraz mechanizm
(elektrofilowy, nukleofilowy, rodnikowy) reakcji 1. i 2.
Reakcja 1.
Reakcja 2.
Typ reakcji
Mechanizm reakcji
23.2. (0–2)
Napisz w formie jonowej z uwzględnieniem liczby oddawanych lub pobieranych
elektronów (zapis jonowo-elektronowy) równania procesów redukcji i utleniania
zachodzących podczas reakcji 3. Zastosuj wzory półstrukturalne (grupowe) związków
organicznych.
Równanie procesu redukcji:
Równanie procesu utleniania:
23.3. (0–1)
Podczas reakcji 3. następuje zmiana barwy mieszaniny reakcyjnej.
Uzupełnij tabelę. Wpisz barwę mieszaniny reakcyjnej przed rozpoczęciem reakcji 3.
i barwę po jej zakończeniu.
Próba Lucasa pozwala na identyfikację alkoholi różniących się rzędowością. Polega na reakcji alkoholu ze stężonym kwasem solnym w obecności ZnCl2. Przebieg reakcji, która zachodzi podczas tej próby, można opisać poniższym równaniem.
ROH + HCl → RCl + H2O
Dodatnim wynikiem opisanej próby jest zmętnienie lub rozwarstwienie się cieczy. Alkohole pierwszorzędowe nie ulegają tej reakcji, drugorzędowe reagują po podgrzaniu, natomiast trzeciorzędowe reagują natychmiast.
R.T. Morrison, R.N. Boyd, Chemia organiczna, Warszawa 2018.
W probówce przeprowadzono próbę Lucasa z alkoholem A o wzorze sumarycznym C5H12O. O tym związku wiadomo, że jego cząsteczki nie są chiralne. Początkowo nie zaobserwowano objawów reakcji, natomiast po ogrzaniu pojawiło się zmętnienie.
23.1. (0–1)
Napisz wzór półstrukturalny (grupowy) oraz nazwę systematyczną alkoholu A.
Nazwa systematyczna:
23.2. (0–1)
Izomerem związku A jest alkohol A1, którego cząsteczki są chiralne i mają nierozgałęziony łańcuch węglowy.
Napisz równanie reakcji estryfikacji alkoholu A1 kwasem mrówkowym (metanowym). Zastosuj wzory półstrukturalne (grupowe) związków organicznych.
Oktopamina jest hormonem występującym w organizmach bezkręgowców. Jej wzór
przedstawiono poniżej.
27.1. (0–1)
Oceń prawdziwość zdań. Zaznacz P, jeśli zdanie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest
fałszywe.
1.
Grupy –OH w cząsteczce oktopaminy różnią się zdolnością odłączania protonu.
P
F
2.
Oktopamina może być utleniona do ketonu.
P
F
27.2. (0–1)
We wzorze cząsteczki oktopaminy literami A–C zaznaczono wybrane fragmenty jej struktury.
W temperaturze 25 °C przeprowadzono doświadczenie. Do dwóch probówek zawierających
oktopaminę wprowadzono: do jednej rozcieńczony kwas solny, a do drugiej wodny roztwór
chlorku żelaza(III).
Uzupełnij zdania. Zaznacz jedną odpowiedź spośród podanych w każdym nawiasie.
Rozcieńczony kwas solny uległ reakcji z fragmentem struktury oktopaminy oznaczonym literą
(A / B / C).
Fragment struktury oktopaminy oznaczony literą A (uległ / nie uległ) reakcji z chlorkiem
żelaza(III).
27.3. (0–1)
Próbkę oktopaminy wprowadzono do zakwaszonego roztworu azotanu(III) potasu. W wyniku
reakcji wydzielił się bezbarwny, niepalny gaz o masie molowej równej 28 g ∙ mol–1.
Otrzymany w warunkach doświadczenia organiczny produkt X opisanej reakcji –
wprowadzony do probówki zawierającej świeżo strącony osad wodorotlenku miedzi(II)
i nadmiar zasady – spowodował roztworzenie osadu i powstanie klarownego roztworu barwy
ciemnoniebieskiej (szafirowej).
Uzupełnij schemat tak, aby powstało w formie jonowej skróconej równanie reakcji,
w której otrzymano organiczny produkt X. Napisz wzory brakujących produktów.
Molową entalpię spalania butan-1-olu można wyznaczyć doświadczalnie. W tym celu szklany palnik napełnia się butan-1-olem, a następnie waży. Za pomocą tak przygotowanego palnika ogrzewa się kolbę zawierającą wodę o znanej masie. Proces spalania alkoholu prowadzi się przez pewien czas, przy czym stale kontroluje się za pomocą termometru temperaturę wody w kolbie. Na zakończenie doświadczenia palnik waży się powtórnie.
Przeprowadzono opisane doświadczenie i na podstawie zmiany temperatury wody określono, że w tym doświadczeniu woda pobrała 𝑄 = 50 400 J energii cieplnej pochodzącej ze spalania butan-1-olu.
W tabeli poniżej zestawiono dane z pomiaru masy palnika podczas doświadczenia.
Masa palnika napełnionego butan-1-olem
219,80 g
Masa palnika po zakończeniu doświadczenia
218,32 g
11.1. (0–1)
Napisz równanie reakcji spalania całkowitego butan-1-olu. Zastosuj wzory sumaryczne substratów i produktów.
11.2. (0–2)
Na podstawie efektu cieplnego reakcji (𝑄) można obliczyć entalpię reakcji (Δ𝐻).
Oblicz molową entalpię spalania butan-1-olu. Pomiń straty ciepła. Wynik zapisz w zaokrągleniu do liczb całkowitych oraz z jednostką kJ·mol‒1. Uwzględnij odpowiedni znak entalpii reakcji.
Propan-1-ol oraz wyższe alkohole pierwszorzędowe można otrzymać w procesie
hydroformylowania alkenów terminalnych. Reakcja przebiega w warunkach podwyższonego
ciśnienia i temperatury, w obecności katalizatorów (Co lub Ru) według schematu:
(alken terminalny) R–CH=CH2 + CO + 2H2katalizator R–CH2–CH2–CH2OH
Na podstawie: R. Franke, D. Selent, A. Börner, Applied Hydroformylation, „Chem. Rev.” 2012, nr 112 (11), s. 5675–5732,
oraz I. Ojima, C.Y. Tsai, M. Tzamarioudaki, D. Bonafoux, The Hydroformylation Reaction, „Org. React.” 2000, nr 56, s. 1.
Napisz równanie reakcji otrzymywania alkoholu ze styrenu (fenyloetenu) opisaną
metodą. Zastosuj wzory półstrukturalne (grupowe) lub uproszczone związków
organicznych.
W pewnych warunkach alkeny reagują z borowodorem o wzorze B2H6. Przebieg tej reakcji
można opisać uproszczonym równaniem:
B2H6 + 6RCH=CH2 → 2(RCH2CH2)3B
Powstające w przemianie alkiloborany (RCH2CH2)3B łatwo reagują z nadtlenkiem wodoru,
a produktem tej reakcji, obok kwasu borowego o wzorze H3BO3, jest odpowiedni alkohol.
Ten dwuetapowy proces jest praktycznie jedynym sposobem otrzymania pierwszorzędowych
alkoholi z alkenów zawierających wiązanie podwójne na końcu łańcucha.
Na podstawie: R.T. Morrison, R.N. Boyd, Chemia organiczna, Warszawa 1996.
J. McMurry, Chemia organiczna, Warszawa 2000.
Napisz równanie reakcji trietyloboranu z nadtlenkiem wodoru – zastosuj wzory
półstrukturalne (grupowe) związków organicznych.
W pewnych warunkach alkeny reagują z borowodorem o wzorze B2H6. Przebieg tej reakcji
można opisać uproszczonym równaniem:
B2H6 + 6RCH=CH2 → 2(RCH2CH2)3B
Powstające w przemianie alkiloborany (RCH2CH2)3B łatwo reagują z nadtlenkiem wodoru,
a produktem tej reakcji, obok kwasu borowego o wzorze H3BO3, jest odpowiedni alkohol.
Ten dwuetapowy proces jest praktycznie jedynym sposobem otrzymania pierwszorzędowych
alkoholi z alkenów zawierających wiązanie podwójne na końcu łańcucha.
Na podstawie: R.T. Morrison, R.N. Boyd, Chemia organiczna, Warszawa 1996.
J. McMurry, Chemia organiczna, Warszawa 2000.
Alken 2-metylobut-1-en
poddano reakcji:
z wodą w obecności kwasu siarkowego(VI)
z borowodorem, której produkt następnie utleniono nadtlenkiem wodoru.
22.1. (0–2)
Uzupełnij poniższą tabelę. Napisz wzór półstrukturalny (grupowy):
głównego produktu w reakcji addycji wody do 2-metylobut-1-enu;
alkoholu powstającego w reakcji utleniania produktu borowodorowania 2-metylobut-1-enu.
Napisz nazwy systematyczne tych produktów.
Wzór półstrukturalny
Nazwa systematyczna
główny produkt addycji
alkohol powstający w reakcji utleniania produktu borowodorowania
22.2. (0–1)
Rozstrzygnij, czy cząsteczka alkoholu powstającego w wyniku utlenienia produktu borowodorowania 2-metylobut-1-enu jest chiralna. Odpowiedź uzasadnij.
W obecności stężonego kwasu siarkowego(VI) alkohole ulegają przemianom, których przebieg zależy od temperatury oraz od budowy alkoholu. Podczas ogrzewania mieszaniny alkoholu ze stężonym kwasem siarkowym(VI) w niższej temperaturze powstaje eter – związek o ogólnym wzorze ROR. Alkohole pierwszorzędowe mogą w odpowiednich warunkach reagować zgodnie z równaniem (R – grupa alkilowa):
2ROH H2SO4 ROR + H2O
W wyższej temperaturze odwodnienie alkoholi prowadzi do powstania alkenów.
Na podstawie: P. Mastalerz, Chemia organiczna, Warszawa 1984.
Alkohole trzeciorzędowe ulegają dehydratacji do alkenów najłatwiej, a pierwszorzędowe – najtrudniej.
Na podstawie: P. Mastalerz, Chemia organiczna, Warszawa 1984.
Poniżej przedstawiono trzy przemiany (I, II i III), w których substratami są alkohole.
CH3CH2CH2OH → CH3CH=CH2 + H2O
CH3C(CH3)(OH)CH3 → CH2=C(CH3)2 + H2O
CH3CH2CH2CH(OH)CH3 → CH3CH2CH=CHCH3 + H2O
Uszereguj przemiany I, II i III zgodnie z rosnącą łatwością ich zachodzenia. Napisz numery tych przemian w odpowiedniej kolejności.
